一种高效大功率车载DCDC电源制造技术

本实用新型专利技术的高效大功率车载DCDC电源，车载燃料电池燃料电池的输出正极经熔断器依次连接有第一接触器、第一电抗器，燃料电池的输出负极连接有第二接触器，第一电抗器、第二接触器的输出端并联连接有第一电容，第一电容经DC/DC变换电路连接有滤波器，滤波器输出正极端经防反二极管连接至负载动力电池；DC/DC变换电路为初级boost电路、次级boost电路反向交错并联连接设置构成的双Boost拓扑结构；将燃料电池输出的不稳定的低电压，转化成稳定的高电压储存在动力电池中，供车上设备及驱动电机用，功率输出效率高，体积小重量轻，原材料损耗少，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种高效大功率车载DCDC电源
本技术涉及一种高效大功率车载DCDC电源。
技术介绍
随着环境污染问题不断凸显，传统的石油能源早已无法满足现在的汽车工业的动力需求，性能优越的燃料电池被广泛认为是未来电动汽车能源方案的最佳选择；燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，氢燃料电池的燃料为氢气和氧气，其反应产物仅为水，因此氢燃料电池汽车达到了真正意义上的零排放、零污染。由于氢燃料电池的输出电压低，波动较大，输出特性相对较软；若以燃料电池作为电动汽车的直接驱动电源，必须在燃料电池之后接入输出特性较硬的DC-DC变换器，由燃料电池和DC-DC变换器组成统一电源对整车供电；现有技术中的DC-DC变换器的拓扑方案有主要分为隔离型DC/DC拓扑结构和非隔离型DC/DC拓扑结构，隔离型DC/DC拓扑电路主要有正激、反激、推挽、桥式、LLC串联谐振及其衍生拓扑等，非隔离型DC/DC拓扑电路主要有Buck/Boost、Cuk、Sepic及其衍生拓扑等；隔离型变换器拓扑元器件数量较多，占用空间大，安装操作繁琐，且燃料电池车载DC-DC变换器的动力需求较大，功率一般大于30kW，正激、反激、推挽类拓扑电路只能适合1kW功率以下电源，不能适应燃料电池车载电源功率需求；燃料电池的输出电压波动也较大，波动区域范围在几十伏至三四百伏之间，桥式拓扑在低压大功率时效率太低，也不能适应燃料电池车载电源的需求；非隔离型变换器虽然元件器数量相对较少，占用空间较小，例如Boost型变换器电路简单，输入电流连续，效率高，但是其二极管反向恢复损耗较大，导致系统效率降低。专利技术内容本技术所要解决的技术问题是，提供一种能够将燃料电池输出的不稳定的低电压，转化成稳定的高电压储存在动力电池中，为车载设备及驱动电机提供动力，功率输出效率高，体积小重量轻，原材料损耗少，成本低廉的高效大功率车载DCDC电源。本技术的高效大功率车载DCDC电源，包括能够储存能量的车载燃料电池和能够为车载设备、驱动电机提供动力的负载动力电池，其特征在于：燃料电池的输出正极经熔断器依次连接有第一接触器、第一电抗器，燃料电池的输出负极连接有第二接触器，第一接触器输入端和输出端之间并联连接有预充电回路，第一电抗器、第二接触器的输出端并联连接有第一电容，第一电容经DC/DC变换电路连接有滤波器，滤波器输出正极端经防反二极管连接至负载动力电池；DC/DC变换电路设置有若干并联连接的初级电抗器，每一初级电抗器分别对应连接有一初级IGBT整流模块构成若干初级支路，若干初级支路的输出端同时连接至初级输出电容构成初级boost电路；DC/DC变换电路还设置有若干并联连接的次级电抗器，每一次级电抗器分别对应连接有一次级IGBT整流模块构成若干次级支路，若干次级支路的输出端同时连接至次级输出电容构成次级boost电路；初级boost电路、次级boost电路反向交错并联连接设置构成双Boost拓扑结构；所述若干初级电抗器的第一初级电抗器的输入端连接至输入电源正极，若干初级IGBT整流模块并联连接后的输出正级端连接至负载一端，若干初级IGBT整流模块并联连接后的输出负级端连接至电源负极；若干次级电抗器的第一次级电抗器的输入端连接至输入电源负极，若干次级IGBT整流模块并联连接后的输出正级端连接至电源正极，若干次级IGBT整流模块并联连接后的输出负级端连接至负载另一端；所述预充电回路为第三接触器和充电电阻串联连接构成的支路；所述滤波器为LC滤波器，由并联连接的第二电抗器、第二电容构成；所述若干初级电抗器、次级电抗器、初级IGBT整流模块、次级IGBT整流模块数量均≥4只；所述若干初级电抗器、次级电抗器的铁芯材料为铁基纳米晶。本技术的高效大功率车载DCDC电源，通过两级反向交错并联连接的Boost拓扑电路构成双Boost拓扑结构的DC-DC变换器，将燃料电池输出的不稳定的低电压，转化成稳定的高电压储存在动力电池中，供车上设备及驱动电机用，功率输出效率高，体积小重量轻，原材料损耗少，成本低廉；具体有益效果为：1.双Boost拓扑结构输入侧选用LC滤波器，燃料电池系统的输入纹波能够控制在2%以内；2.双Boost拓扑结构的DC-DC变换器的电感采用新型铁基纳米晶材料铁芯，在低于50kHZ时，在具有更低损耗的基础上具有2至3倍的工作磁感，磁芯体积可缩小一倍以上，采用一个磁芯多个绕组的结构模式，即多个线圈绕在同一个铁芯上，缩小了整体电抗器尺寸和重量，降低铜损耗，节约产品开发成本；3.双Boost拓扑结构的DC-DC变换器输出滤波电容上的电压值为：，大大降低了输出滤波电容上的电压值；4．采用多路IGBT模块并联设置大大减小了前端boost电抗器上的纹波电流；在IGBT模块并联个数达到4只时，效率最高可达98%以上，而传统Boost电路效率只有90%；5.双Boost拓扑结构的DC-DC变换器可获得更高的电压增益，更适应于燃料电池低电压输入、高电压输出系统；6.电路结构简单，元器件种类数量少，检修维护方便，核心模块采用IGBT模块，能够适应20kw以上大功率DC-DC电源产品使用需求，扩容能力强，满足燃料电池车的动力需求；7.双Boost拓扑结构的电路同样可应用于其它充放电电源系统。附图说明图1是本技术实施例高效大功率车载DCDC电源的系统结构示意图；图2是本技术实施例高效大功率车载DCDC电源的DC/DC变换部分电路示意图；图3是本技术实施例高效大功率车载DCDC电源的DC/DC变换部分简化电路示意图。具体实施方式如图所示，一种高效率大功车载DCDC电源，包括能够储存能量的车载燃料电池和能够为车载设备、驱动电机提供动力的负载动力电池，燃料电池的输出正极经熔断器FU1依次连接有第一接触器KM1、第一电抗器L1，燃料电池的输出负极连接有第二接触器KM2，第一接触器KM1输入端和输出端之间并联连接有预充电回路，第一电抗器L1、第二接触器KM2的输出端并联连接有第一电容C1，第一电容C1经DC/DC变换电路连接有滤波器，滤波器输出正极端经防反二极管VD1连接至负载动力电池；DC/DC变换电路设置有若干并联连接的初级电抗器,分别为第一初级电抗器L11、第二初级电抗器L12……第N初级电抗器L1N，每一初级电抗器分别对应连接有一初级IGBT整流模块构成若干初级支路，第一初级电抗器L11、第二初级电抗器L12……第N初级电抗器L1N分别对应连接第一初级IGBT整流模块IGBT11、第二初级IGBT整流模块IGBT12……第N初级IGBT整流模块IGBT1N构成N条初级支路，N条初级支路的输出端同时连接至初级输出电容C11构成初级boost电路；DC/DC变换电路还设置有若干并联连接的次级电抗器,分别为第一次级电抗器L21、第二次级电抗器L22……第N次级电抗器L2N，每一次级电抗器分别对应连接有一次级IGBT整流模块构成若干次级支路，第一次级电抗器L21、第二次级电抗器L22……第N次级电抗器L2N分别对应连接第一次级IGBT整流模块IGBT21、第二次级IGBT整流模块IGBT22……第N次级IGBT整流模块IGBT2N构成N条次级支路，N条次级支路的输出端同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效大功率车载DCDC电源，包括能够储存能量的车载燃料电池和能够为车载设备、驱动电机提供动力的负载动力电池，其特征在于：燃料电池的输出正极经熔断器依次连接有第一接触器、第一电抗器，燃料电池的输出负极连接有第二接触器，第一接触器输入端和输出端之间并联连接有预充电回路，第一电抗器、第二接触器的输出端并联连接有第一电容，第一电容经DC/DC变换电路连接有滤波器，滤波器输出正极端经防反二极管连接至负载动力电池；DC/DC变换电路设置有若干并联连接的初级电抗器，每一初级电抗器分别对应连接有一初级IGBT整流模块构成若干初级支路，若干初级支路的输出端同时连接至初级输出电容构成初级boost电路；DC/DC变换电路还设置有若干并联连接的次级电抗器，每一次级电抗器分别对应连接有一次级IGBT整流模块构成若干次级支路，若干次级支路的输出端同时连接至次级输出电容构成次级boost电路；初级boost电路、次级boost电路反向交错并联连接设置构成双Boost拓扑结构。

【技术特征摘要】
1.一种高效大功率车载DCDC电源，包括能够储存能量的车载燃料电池和能够为车载设备、驱动电机提供动力的负载动力电池，其特征在于：燃料电池的输出正极经熔断器依次连接有第一接触器、第一电抗器，燃料电池的输出负极连接有第二接触器，第一接触器输入端和输出端之间并联连接有预充电回路，第一电抗器、第二接触器的输出端并联连接有第一电容，第一电容经DC/DC变换电路连接有滤波器，滤波器输出正极端经防反二极管连接至负载动力电池；DC/DC变换电路设置有若干并联连接的初级电抗器，每一初级电抗器分别对应连接有一初级IGBT整流模块构成若干初级支路，若干初级支路的输出端同时连接至初级输出电容构成初级boost电路；DC/DC变换电路还设置有若干并联连接的次级电抗器，每一次级电抗器分别对应连接有一次级IGBT整流模块构成若干次级支路，若干次级支路的输出端同时连接至次级输出电容构成次级boost电路；初级boost电路、次级boost电路反向交错并联连接设置构成双Boost拓扑结构。2.根据权利要求1所述高效大功率车载...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文功，周金博，孙丽，
申请(专利权)人：威腾电气集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32